Early stage hemodynamic dysfunction is critical to the development of kidney disease. Yet, detection methodologies are limited. Recent advances in sonography provide a noninvasive, accurate option for early detection of kidney injury. This study outlines a step-by-step, sonographic methodology for detecting kidney dysfunction using a drug-induced nephrotoxicity rat model.
O rim normalmente funciona para manter a homeostase hemodinâmica e é um importante local de dano causado por toxicidade de drogas. nefrotoxicidade induzida por drogas é estimado para contribuir para 19- 25% de todos os casos clínicos de lesão renal aguda (LRA) em pacientes criticamente enfermos. detecção de AKI tem historicamente contou com métricas como creatinina sérica (SCR) ou azoto da ureia no sangue (BUN), que são comprovadamente inadequados em avaliação completa de nefrotoxicidade na fase precoce de disfunção renal. Actualmente, não existe nenhum método de diagnóstico para detectar com precisão robusta alteração hemodinâmica na fase precoce de LRA enquanto tais alterações podem, na verdade, preceder o aumento dos níveis séricos de biomarcadores. Tal detecção precoce pode ajudar os médicos a fazer um diagnóstico preciso e ajudar na na tomada de decisão para a estratégia terapêutica. Os ratos foram tratados com cisplatina para induzir AKI. Nefrotoxicidade foi avaliada por seis dias, utilizando ultra-sonografia de alta frequência, medição SCR e sobre histopatologia derim. avaliação hemodinâmica utilizando imagens Cor-Doppler 2D e foram utilizados para estudar em série nefrotoxicidade em ratos, usando o ultra-sonografia. Nossos dados mostraram lesão renal induzida por drogas com sucesso em ratos adultos por exame histológico. Cor-Doppler baseada na avaliação ultra-sonográfico de AKI indicou que resistiva-index (RI) e pulsátil-index (PI) foram aumentados no grupo de tratamento; e a velocidade de pico-sistólica (mm / s), velocidade diastólica final (mm / s) e a velocidade em tempo integral (VTI, mm) foram reduzidos em artérias renais no mesmo grupo. É importante ressaltar que essas alterações hemodinâmicas avaliadas por ultra-sonografia precedeu o aumento dos níveis de SCR. baseada em índices de sonografia, tais como RI ou PI pode, assim, ser marcadores úteis preditivos de declínio da função renal em roedores. De nossas observações à base de ultra-sonografia nos rins de ratos submetidos AKI, mostramos que essas medidas hemodinâmicas não invasivas podem considerar como um método preciso, sensível e robusta na detecção de disfunção renal em estágio precoce. Tseu estudo também ressalta a importância das questões éticas associadas com o uso de animais em pesquisa.
creatinina sérica (SCR) tem sido a métrica padrão ouro para avaliar a função renal por mais de duas décadas. Recentemente, muitos estudos têm relatado que a lesão renal ocorre muito mais cedo do que as mudanças no SCR 1. No entanto, não existem métodos robustos para a detecção de alterações hemodinâmicas que ocorrem precocemente no curso da lesão renal, incluindo a nefrotoxicidade induzida por drogas.
Disfunção hemodinâmica renal aguda induzida por drogas leva a danos no tecido renal e progressão para insuficiência renal 2,3. Nas duas últimas décadas, os estudos indicam que as ferramentas de imagem, como tomografia computadorizada (CAT), ressonância magnética funcional (fMRI) e ultra-sonografia desempenhar um papel na avaliação hemodinâmica 4. Nas ferramentas de imagem atuais, ultra-sonografia em escala de cinza, juntamente com técnicas de Cor-Doppler, são os mais comumente utilizados para estabelecer e avaliar o estado anatômico do rim 3,5,6. Sullivan et. ai., e BonniN et. al. relataram recentemente que a ultrassonografia é uma ferramenta eficaz, poderoso e não-invasiva em alterações hemodinâmicas análise em vasoconstrição e estresse hipóxia modelos animais 7,8. Esta técnica também é comumente usado para detectar estenose arterial 9,10.
Mais recentes avanços técnicos no campo da ultra-sonografia de alta resolução têm permitido investigadores para abordar toxicidade cardiovascular usando de alta frequência (25-80 MHz) e sondas de alta resolução (<resolução 0,03 mm), in vivo 11. Nossa hipótese é que a utilização deste ultra-sonografia de alta resolução para estudar renal será uma oportunidade sem precedentes para um método não-invasivo e sensível para a detecção precoce de nefrotoxicidade.
A cisplatina é utilizado para tratar testículos, dos ovários, bexiga, cabeça, do pulmão, cancros cervicais e em combinação com outras drogas 12-14. A cisplatina tem tinha nefrotoxicidade bem documentada devido a necrose de células de ptúbulos roximal (PT) e dutos coletores resultou no aumento da BUN (BUN) e SCR 15. Aqui, nós fornecemos uma metodologia detalhada passo-a-passo de utilização de ultra-sonografia renal não-invasiva para caracterizar disfunção renal utilizando o modelo de rato de Drogas (cisplatina) induzida por nefrotoxicidade.
Na última década, muitos avanços ocorreram na tecnologia de ultra-sonografia, incluindo o desenvolvimento de sondas mecânicas de alta frequência, que oferecem dados ultra-sonográficos com alta qualidade, sensibilidade e precisão. Estas sondas podem fornecer aproximadamente 50 uM resolução axial a uma profundidade de penetração de 5 a 12 mm e altas taxas de quadros (maior do que 200 quadros / seg), portanto, podem servir como uma ferramenta robusta para estudar pequenos animais tais como ratos e murganhos 18, 19. Além disso, ele também permite recolher imagens por ultrassom em animais levemente sedados ou consciente, com sinais vitais em níveis fisiológicos. Além disso, esta modalidade não invasiva também proporciona oportunidade de realizar a avaliação longitudinal de alterações estruturais e funcionais durante a progressão da doença, sem sacrificar os animais 19.
Em 1959, os Drs. Rusell e escova primeiro descreveu as três regras "R" (substituição, redução e aperfeiçoamento) para levantar awareness de questões éticas na utilização de animais em pesquisa. O protocolo proposto mostra pela primeira vez que não-invasivo pequena sonografia animal pode utiliza número mínimo de animais com menos de menos dor, sofrimento ou angústia em estudo Nephorotoxicity. Portanto, é um potencial modalidade eficaz para satisfazer as três regras "R 'para animais experimentais.
Muitos estudos ultrassonográficos têm-se centrado em aplicações cardíacas; as avaliações da função renal eram frequentemente derivadas de medidas do estado cardíaco em vez de um estudo direto de rim 20-25. Nós estabelecemos uma metodologia de imagem para visualizar alterações anatômicas e funcionais no rim em tempo real. Foi utilizado um conjunto pré-selecionado de janelas acústicas complementares, de modo / B em escala de cinza e Cor-Doppler, específicos para vista rim. Utilizou-se o RI e os índices PI para avaliar a relação entre estes índices e as alterações da função renal no modelo de toxicidade induzida Cisplatina.
<p class="Jove_content"> No entanto, existem alguns desafios e limitações aos métodos de imagem propostas da seguinte forma: 1) escolha adequada de agente anestésico e do grau de anestesia são cruciais para a estabilidade cardíaca e respiratória. fenômeno fisiológico inconsistentes (incluindo flutuações respiratória e cardíaca) afetam o fluxo da artéria renal, avaliação de qualidade de imagem e função renal. Usaremos IACUC aprovado agente anestésico injetável, pentobarbital (50 mg / kg de peso corporal, ip), como nosso agente anestésico de backup para garantir o funcionamento fisiológico normal adequada durante a avaliação de imagem e função renal; 2) Depilação é um passo crítico, como a presença de pêlos no peito afeta a qualidade das imagens por ultrassom; 3) Embora a ultrassonografia dos rins é relativamente simples para um operador treinado; para o operador média, é fundamental para se adaptar a técnica com a anatomia única do animal individual e fazer manipulações menores; 4) Se o tamanho de ratos é bastante grande (superior a 350 gramas), uma sonda de frequência mais baixa (inferior a usada neste estudo 21 MHz) poderá ser necessária para a imagiologia óptima. Pode ser prudente tomar um curso de formação antes da operação projectada do sistema de imagem.A novidade na detecção de nefrotoxicidade induzida por drogas utilizando a metodologia proposta ultra-sonográfico e protocolo derivada é a sua detecção robusta precoce de alterações hemodinâmicas em caso de lesão renal. Os resultados indicam que os intra-renais alterações hemodinâmicas vasculares no fato de preceder o SCR subindo. Esses dados é avaliado contra o padrão-ouro convencional, utilizando análise histológica e demonstrar que as pequenas sonografia animal é uma modalidade não invasiva, sensível e reprodutível, que tem exigência mínima de uso animal. Assim, é uma ferramenta eficaz para a detecção precoce de nefrotoxicidade induzida por drogas utilizando o modelo de rato.
The authors have nothing to disclose.
We thank Fred Roberts for exemplary technical support. We thank Brigham Women’s Hospital Cardiovascular Physiology Core for providing with the instrumentation and the funds for this work. This work was supported in part by NHLBI grants HL093148, HL086967, and Departmental Funds from (SUNDRY).
Depilatory cream | Miltex, Inc. | Surgi-Prep | Apply 24 hours prior to imaging |
cis-Diamineplatinum(II) dichloride | Sigma | 479306 | To induce acute kidney injury at small animals. |
Isoflurane | Baxter International Inc. | NDC 10019-773-40 | 2-3% for induction, and 1-1.5 % for maintenance; heart beats will be maintained at above 500 beats per minute |
Table of equipments | |||
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
High-frequency Mechanical Transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS250, MS550D, MS400 | |